CN109583882A - 一种虚拟币的硬件钱包系统和交易方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种虚拟币交易方法、虚拟币硬件钱包系统、以及一种虚拟币交易系统，计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息；计算机设备包括：交易构建模块，将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，并将该交易指令通过NFC模块传输给智能卡；智能卡包括数字签名模块和NFC通信模块，利用存储的私钥对交易进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC通信模块发送给计算机设备；计算机设备还包括信息发送模块，接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。本发明充分利用现有移动计算机设备，结合简单廉价的智能卡实现虚拟币硬件钱包系统，降低成本，并提高了便携性与安全性。

Description

一种虚拟币的硬件钱包系统和交易方法
技术领域
本发明涉及一种虚拟币钱包系统，尤其涉及一种低成本、便捷携带使用的虚拟币钱包系统，以及使用所述虚拟币钱包系统进行交易的方法。
背景技术
随着互联网技术的发展，数字货币(虚拟币)的使用越发频繁，硬件钱包的技术也得到的比较大的发展，硬件钱包是管理基于区块链技术的虚拟币的应用系统，将数字资产密钥单独储存于芯片中，与互联网隔离，即插即用，可提供虚拟币的转账、交易等功能。
现有虚拟币硬件钱包系统的密钥存储与数字签名一般通过一台具有较复杂结构的计算机设备完成，通常该设备具有屏幕、电池、较大的内存容量与运算能力，但这些附加性能并不会提升产品核心业务能力，用户需要为这些冗余功能与性能付出高额成本。
发明内容
由于现在人们普遍拥有移动计算机设备，本发明旨在充分利用用户现有移动计算机设备，结合简单廉价的智能卡实现虚拟币硬件钱包系统，降低行业门槛与产品定价，让更多用户有能力拥有属于自己的虚拟币硬件钱包。为此，本发明提供了一种虚拟币交易方法、虚拟币硬件钱包系统、以及一种虚拟币交易系统。
本发明第一个方面是提供一种虚拟币交易方法，包括：
提供存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息的智能卡，提供可连接区块链节点的具有NFC模块的计算机设备；
计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息；
付款时，计算机设备将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，该交易指令通过NFC模块传输给智能卡，智能卡利用存储的私钥对交易信息进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC模块发送给计算机设备；
计算机设备接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。
本发明第二个方面是提供一种虚拟币交易系统，包括：
——智能卡，智能卡内存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息，——计算机设备，具有NFC模块，并可连接区块链节点；计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息；
其中，
计算机设备包括：交易构建模块，将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，并将该交易指令通过NFC模块传输给智能卡，
智能卡包括数字签名模块和NFC通信模块，利用存储的私钥对交易进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC通信模块发送给计算机设备；
计算机设备还包括信息发送模块，接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。
本发明第三个方面是提供一种虚拟币硬件钱包系统，包括：智能卡，其中，智能卡内存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息，
智能卡包括数字签名模块和NFC通信模块，利用存储的私钥对交易信息进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC通信模块发送给计算机设备。
在一种优选实施例中，所述私钥可以是在智能卡内生成、通过外部写入的方式存储到智能卡中。
在一种优选实施例中，所述智能卡包括私钥生成模块，用于在智能卡内生成私钥。
在另一种优选实施例中，所述智能卡包括私钥输入模块，用于将外部生成的私钥写入到智能卡中。
在一种优选实施例中，所述计算机设备本身可以是区块链的一个节点。
在一种优选实施例中，所述计算机设备的NFC模块可以是内置或外接。
在一种优选实施例中，所述数字签名方法如下：
私钥为k，公钥为K，利用点乘积获得K＝kG，G为y2≡(x3+ax+b)mod p中的一个点，其中，a、b为系数；y2≡(x3+ax+b)mod p中共有n个点，n为自然数，p为质数；
生成随机数r，利用点乘积获得R＝rG；
计算交易信息的哈希值h，模运算获得S≡(h+kR)/r mod p，得到含有rG和S的数字签名；
其中，k、K、r、R和S均为二进制数。
其中，上述签名过程中，涉及的点乘积运算方法如下：
在y2≡(x3+ax+b)mod p表示的曲线上，G点切线与该曲线存在交点A，A’为与A相对于x轴对称位置的点，定义为G+G，即2G；
对于3G的点乘积算法，3G＝2G+G，点2G与G连接成为直线，找到该直线与曲线的交点A”，即为2G+G＝3G；
以此类推，即可进行点乘积计算4G、5G……kG、rG。
在一种更优选实施例中，p优选为160-260位二进制数。
在一种更优选实施例中，p≠n×h。
在一种更优选实施例中，n为素数。
在一种更优选实施例中，4a3+27b2mod(p)≠0。
在一种更优选实施例中，pt mod(n)≠1，t为整数，1≤t＜20。
在意在更优选实施例中，h≤4。
在一种更优选实施例中，k、K、r、R和S均为160位的二进制数。
在一种更优选实施例中，按照十六进制表述，p＝FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFE FFFFFC2F。
在一种更优选实施例中，按照十六进制表述，a＝00000000 00000000 0000000000000000 00000000 00000000 00000000 00000000。
在一种更优选实施例中，按照十六进制表述，b＝00000000 00000000 0000000000000000 00000000 00000000 00000000 00000007
在一种更优选实施例中，按照十六进制表述，G＝04 79BE667E F9DCBBAC55A06295CE870B07 029BFCDB 2DCE28D9 59F2815B 16F81798 483ADA77 26A3C4655DA4FBFC 0E1108A8 FD17B448 A6855419 9C47D08F FB10D4B8。
更优选地，按照十六进制表述，G的压缩形式为G＝02 79BE667E F9DCBBAC55A06295 CE870B07 029BFCDB 2DCE28D9 59F2815B 16F81798。
在一种更优选实施例中，按照十六进制表述，n＝FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFFFFFFFFFE BAAEDCE6AF48A03B BFD25E8C D0364141。
在一种更优选实施例中，按照十六进制表述，h＝01。
本发明提供的虚拟币交易方法、虚拟币硬件钱包系统、以及一种虚拟币交易系统，使用一种智能卡片即可实现数字签名加密，从而便捷的实现虚拟币等数字货币的交易行为，降低了虚拟币硬件钱包的成本，提高了使用便捷性，同时，虚拟币硬件钱包不连接互联网，提高了数据的安全性。
具体实施方式
本申请提供了一种虚拟币硬件钱包系统，包括一张智能卡，智能卡内存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息。
智能卡包括数字签名模块和NFC通信模块，利用存储的私钥对交易信息进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC通信模块发送给外部的计算机设备。
其中，所述私钥可以是在智能卡内生成、并存储到智能卡中。为此，所述智能卡包括私钥生成模块，用于在智能卡内生成私钥。
但是，所述私钥也可以是通过外部写入的方式存储到智能卡中，为此，所述智能卡包括私钥输入模块，用于将外部生成的私钥写入到智能卡中。
所述数字签名方式如下：私钥为k，公钥为K，利用点乘积获得K＝kG，其中，G为y2≡(x3+ax+b)mod p中的一个点，其中，a、b为系数；y2≡(x3+ax+b)mod p中共有n个点，n为自然数，p为质数；
生成随机数r，利用点乘积获得R＝rG；
计算交易信息的哈希值h，模运算获得S≡(h+kR)/r mod p。
上述签名过程中，A mod B的表达方式，表示取模运算，即计算A除以B的余数。
其中，上述签名过程中，涉及的点乘积运算方法解释如下：
在y2≡(x3+ax+b)mod p表示的曲线上，G点切线与该曲线存在交点A，A’为与A相对于x轴对称位置的点，定义为G+G，即2G。
对于3G的点乘积算法，3G＝2G+G，点2G与G连接成为直线，找到该直线与曲线的交点A”，即为2G+G＝3G。
以此类推，即可进行点乘积计算kG和rG。
已知k和r的情况下，计算kG和rG并不困难，但是反推求k和r则非常困难，因此，本申请签名方法具有很好的安全性。
一般而言，p当然越大越安全，但越大，计算速度会变慢，因此，一般可以选择200位左右的二进制数，例如160位-260位二进制数(例如160-256位)。另外，p、a、b、h、n一般还应当满足如下条件：
1、p≠n×h；
2、pt mod n≠1，t为整数，且1≤t<20；
3、(4a3+27b2)mod p≠0；
4、n为素数；
5、h≤4。
其中，k、K、r、R和S均为二进制数，另外，上述签名过程中，各字母均为二进制数，但是为了便于表达，本申请说明书中，将各个二进制数采用十六进制进行表达，例如：
p＝FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFEFFFFFC2F；
a＝00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 0000000000000000；
G＝04 79BE667E F9DCBBAC 55A06295CE870B07 029BFCDB 2DCE28D9 59F2815B16F81798 483ADA77 26A3C465 5DA4FBFC 0E1108A8 FD17B448 A6855419 9C47D08FFB10D4B8；(此处为G的非压缩形式，G的压缩形式为G＝02 79BE667E F9DCBBAC 55A06295CE870B07 029BFCDB 2DCE28D9 59F2815B 16F81798)
n＝FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFE BAAEDCE6AF48A03B BFD25E8CD0364141；
h＝01。
本申请还提供了一种虚拟币交易系统，包括上述的智能卡，还包括计算机设备。计算机设备具有NFC模块，并可连接区块链节点；计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息。
计算机设备还包括：交易构建模块，将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，并将该交易指令通过NFC模块传输给智能卡。
计算机设备还包括信息发送模块，接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。
为此，本申请所述的虚拟币交易方法，包括：
提供存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息的智能卡，提供可连接区块链节点的具有NFC模块的计算机设备；
计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息；
付款时，计算机设备将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，该交易指令通过NFC模块传输给智能卡，智能卡利用存储的私钥对交易信息进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC模块发送给计算机设备；
计算机设备接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。
收款时，计算机设备将读取的地址信息发送或展示给付款方，付款方可使用任意虚拟货币钱包系统通过互联网/区块链的途径向该地址付款。
一般情况下，公钥验证签名的时候，接收方收到交易信息M、以及签名{rG,S}，根据交易信息求得哈希值h，然后使用发送方的公钥K计算hG/s+RK/s，计算结果与rG比较，如果相等，则验签成功，具体计算原理如下：
hG/s+RK/s＝hG/s+R(kG)/s＝(h+Rk)G/s＝r(h+Rk)G/(h+kR)＝rG。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种虚拟币硬件钱包系统，其特征在于，智能卡，其中，智能卡内存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息；
所述智能卡包括数字签名模块和NFC通信模块，利用存储的私钥对交易信息进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC通信模块发送给计算机设备。
2.根据权利要求1所述的虚拟币硬件钱包系统，其特征在于，所述智能卡包括私钥生成模块，用于在智能卡内生成私钥；和/或
所述智能卡包括私钥输入模块，用于将外部生成的私钥写入到智能卡中。
3.根据权利要求1所述的虚拟币硬件钱包系统，其特征在于，所述数字签名方法如下：
私钥为k，公钥为K，利用点乘积获得K＝kG，G为y2≡(x3+ax+b)mod p中的一个点，其中，a、b为系数；y2≡(x3+ax+b)mod p中共有n个点，n为自然数，p为质数；
生成随机数r，利用点乘积获得R＝rG；
计算交易信息的哈希值h，模运算获得S≡(h+kR)/r mod p；
其中，k、K、r、R和S均为二进制数。
4.根据权利要求3所述的虚拟币硬件钱包系统，其特征在于，p≠n×h；pt mod(n)≠1，t为整数，1≤t＜20；h≤4；4a3+27b2mod(p)≠0，n为素数。
5.根据权利要求3所述的虚拟币硬件钱包系统，其特征在于，p为160-250位二进制数。
6.根据权利要求3所述的虚拟币硬件钱包系统，其特征在于，按照十六进制表述，
p＝FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFEFFFFFC2F；
a＝00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 000000000000000000000000；
G＝04 79BE667E F9DCBBAC 55A06295CE870B07 029BFCDB 2DCE28D959F2815B16F81798 483ADA77 26A3C465 5DA4FBFC 0E1108A8FD17B448A6855419 9C47D08FFB10D4B8；
n＝FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFE BAAEDCE6AF48A03B BFD25E8CD0364141；
h＝01。
7.一种虚拟币交易系统，其特征在于，包括：
——权利要求1所述的智能卡；
——计算机设备，具有NFC模块，并可连接区块链节点；计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息；
其中，
计算机设备包括：交易构建模块，将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，并将该交易指令通过NFC模块传输给智能卡，
计算机设备还包括信息发送模块，接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。
8.根据权利要求7所述的虚拟币交易系统，其特征在于，所述计算机设备的NFC模块为内置或外接。
9.根据权利要求7所述的虚拟币交易系统，其特征在于，所述计算机设备本身是区块链的一个节点。
10.一种虚拟币交易方法，包括：
提供权利要求7所述的智能卡和计算机设备；
智能卡存储有私钥、与私钥对应的公钥和与私钥对应的地址信息，计算机设备可连接区块链节点、并具有NFC模块；其中，计算机设备通过NFC模块读取智能卡存储的私钥、公钥和地址信息；
付款时，计算机设备将读取的地址信息作为发送方地址构建交易指令，该交易指令通过NFC模块传输给智能卡，智能卡利用存储的私钥对交易信息进行数字签名，并将签名后的结果通过NFC模块发送给计算机设备；
计算机设备接收到智能卡发送的结果后，将交易信息发送至区块链节点，完成交易。
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